高中Python校本課程的設計與實施

鄭興航

2018年1月，新版高中信息技術課程標準正式頒布，對照2003版，新標準在課程目標和課程內(nèi)容上都有了很大變化，編制準確反映課程標準理念的教材的難度大大增加。新課程標準配套教材目前尚未推出，隨著2018級新生入學，如何開設課程？如何組織教學？一線信息技術教師必須主動想點子，自己去解決這些難題。

對照標準，從學生學情出發(fā)，選擇教學內(nèi)容

新版課程標準界定的信息技術核心素養(yǎng)為信息意識、計算思維、信息社會責任、數(shù)字化學習與創(chuàng)新，理解這些詞語并不難，但需要一線教師發(fā)揮聰明才智，選擇合適的學習內(nèi)容，尋找和創(chuàng)新教學途徑將其在具體活動中加以落實。根據(jù)標準，在高中信息技術涵蓋的必修課程外，學生還可以根據(jù)個人興趣、余力，在選擇性必修和選修模塊中選學部分內(nèi)容。選擇性必修包括數(shù)據(jù)結構、網(wǎng)絡基礎、數(shù)據(jù)管理與分析、人工智能、三維設計與創(chuàng)意、開源硬件六個模塊，算法初步和移動應用設計為選修的兩個模塊，這些模塊涵蓋內(nèi)容知識廣泛，能力培養(yǎng)各有側重。沒有教材，教師必須從課程標準出發(fā)，從中梳理出適合不同層次學生學習的內(nèi)容，自我組織材料，開展適切的課程。

《從Python走近人工智能》是我校教師通過調(diào)查分析，考慮學生已有基礎，考慮有限的學習時間，為具有較高信息技術素養(yǎng)同時對計算機編程有濃厚興趣的學生開設的校本化的信息技術課程。這門課程對課程標準各模塊內(nèi)容進行了統(tǒng)整，確定了用以下內(nèi)容作為教學主線。

通過網(wǎng)上閱讀，知曉計算機語言發(fā)展歷史，了解信息技術發(fā)展趨勢;借助網(wǎng)上各類Python語言學習網(wǎng)站和案例，通曉程序設計語言中常量、變量、表達式及順序、分支、循環(huán)三種基本結構等基本知識，通過實例體悟程序調(diào)試與運行的基本方法;通過案例滲透，了解窮舉、排序、搜索等常見算法實現(xiàn)的程序基本結構，體驗不同算法效率的差別，理解算法正確性、可讀性、健壯性對程序設計的重要價值，并能夠初步估算算法的空間與時間復雜度;通過小型網(wǎng)站案例建設，體悟?qū)ο蟆傩?、方法、事件的含義;通過游戲、網(wǎng)絡爬蟲等項目，學會如何運用計算機編程解決實際問題，體驗項目設計的基本流程。

多方收集素材，優(yōu)化組合，形成課程綱要

信息技術日新月異，新興技術如雨后春筍。信息技術教師在制訂教學計劃時需要緊密跟蹤技術發(fā)展的新趨勢，盡可能準確地預判技術走向，學會從網(wǎng)絡上大浪淘沙，整理材料，去粗取精，并引用到教學當中;信息技術教師平時的工作重心更多的是放在學習、篩選和組合上，保證學生在信息素養(yǎng)得到培育的同時，所接受到的信息內(nèi)容也能與世界技術發(fā)展潮流同步。

Python的發(fā)行時間可以追溯到1991年，目前在市場上主要有2000年10月16日發(fā)布的Python2和2008年12月3日發(fā)布的Python3。有過C、C++或Java等語言教學經(jīng)歷的教師，試用Python后，應會發(fā)現(xiàn)，它內(nèi)容簡潔，智能化程度高，與世界計算機語言發(fā)展趨勢完全合拍，學生容易上手。在豐富的標準庫之外，該軟件提供了允許安裝第三方模塊接口，目前不僅已經(jīng)成為數(shù)據(jù)分析、人工智能領域必不可少的工具，還被越來越多的公司用于網(wǎng)站搭建。隨著火熱的AI人工智能在各領域攻城掠地，目前它大有取代Java成為編程界頭牌語言之勢。

在閱讀了大量Python語言學習材料后，我校教師根據(jù)學校近20年的程序設計教學經(jīng)驗，結合10多年的課改經(jīng)歷，為《從Python走近人工智能》制訂了如下頁表所示的課程綱要。

依托網(wǎng)絡資源，教師引導，學生探究，項目制統(tǒng)領教學

信息技術課程的課程價值，除了讓學生掌握必要的信息處理工具和培養(yǎng)學生計算思維外，更要讓學生學會學習，養(yǎng)成終身學習、利用網(wǎng)絡資源、自主探索解決問題的習慣。根據(jù)課程標準，課堂教學的組織方式基本是任務指導下的學生自主學習，教師在課堂上扮演的角色更多的是一位引領者和組織者。

《從Python走近人工智能》教學，在我校分成兩個階段實施，第一階段是走馬看花式Python語言基礎知識學習。在“Python基礎菜鳥教程”等學習網(wǎng)站支撐下，學生快速閱讀概念和實際操作運行案例，從宏觀上建立Python語言的基本架構，部分深層次問題留待第二階段完成具體項目時反芻解決。第一階段教學的基本組織方式可以“Python模塊”學習為例。

Python語言之所以受到越來越多程序開發(fā)人員青睞，是因為程序中可以直接導入內(nèi)置模塊、自定義模塊和第三方開源模塊，了解不同模塊功能、學會不同模塊的應用方法是Python語言學習過程中的重要環(huán)節(jié)。這部分內(nèi)容學習經(jīng)過了六個環(huán)節(jié)：①教學情境設置，教師應用網(wǎng)上現(xiàn)有程序在Python中繪制一幅玫瑰花，師生共同分析程序語句的功能，導入本節(jié)課學習主題“Python模塊應用”（學習不是漫無邊際，而要關注學習重點）;②學生閱讀菜鳥網(wǎng)站之“Python模塊”網(wǎng)頁，快速了解模塊導入到當前程序的基本方法及模塊的分類（淺層接觸新知）;③學生運行實例程序，分析語句，觀察效果（該步驟實質(zhì)上是讓學生體悟、熟悉程序設計的基本要素，如初始變量設置、過程處理、結果輸出等）;④教師根據(jù)網(wǎng)頁中的內(nèi)容提示，引導學生到Python安裝目錄下尋找不同模塊對應的文件（師生就所閱讀的相關知識內(nèi)容展開討論，引導學生尋找旁證材料，理解網(wǎng)頁中部分晦澀難懂或存在歧義的文字表述，將學習導向深度思考）;⑤學生到網(wǎng)絡中查詢資料，了解不同模塊文件在安裝目錄下的存在形式，引導學生分析內(nèi)置模塊、自定義模塊、第三方模塊和包的相同點和不同點，深刻理解Python語言與其他語言的共生關系，感受Python語言的強大功能;⑥學生針對本節(jié)點涉及的有關學習內(nèi)容，結合網(wǎng)絡上查詢到的資料和個人感悟，撰寫學習總結（反思性學習）。

Python基礎學習為學生后期選擇和完成項目搭建好了橋梁，如果說前期教學是教師領著學生向前走，那么第二階段教師將放手讓學生自己走。按照課程設想，學生將在“Python標準庫概覽”“Python如何安裝和使用擴展庫”“Python爬蟲系列教程”等特色網(wǎng)站支持下，按照項目制訂和實施的具體要求，根據(jù)興趣，小組合作完成一個自選的具體項目。

結論

2018年年底以前，筆者沒有接觸過Python語言，之所以給自己一個挑戰(zhàn)，為學生開設這門課程，是因為一是考慮學生興趣和社會發(fā)展需要，二是出于自身對多年信息學奧賽輔導經(jīng)歷的思考。信息學奧賽內(nèi)容跨度寬泛，沒有固定的范圍和套路，除了必備的知識準備外，更要求學生在不良環(huán)境下通過錘煉，增強獨立分析、解決問題和耐挫的能力，需要學生100%發(fā)揮主觀能動性。沒有信息技術教材，的確給教師組織教學帶來了困難，但也為教師培養(yǎng)學生在無良好資源環(huán)境下如何開展學習的能力提供了契機。有學者曾對素質(zhì)下過這樣一種定義，即素質(zhì)是將所學的一切知識與書本忘掉之后，在你的頭腦中還存留下的那種東西。這不也正是我們的教育一直想追求的嗎？